Для чего нужен громоотвод, и как правильно сделать систему молниезащиты частного дома

Подготовка

Инструкция по проектированию дает главные рекомендации и граничные значения параметров солниезащиты, которые нельзя нарушать. Если указывается, что ячейка молниеприемной сети должна быть не более 12 м, значит, при возможности можно и лучше установить сеть с меньшей ячейкой. То же самое можно сказать о количестве стержней в заземлителе, чем больше, тем лучше.

Среди систем защиты от молний самая распространенная пассивная стержневая молниезащита. Она проще всего в монтаже.

Для монтажа необходимо получить проект молниезащиты или самому сделать его, беря за основу руководящие документы, указанные в начале. Для наглядного примера можно использовать типовой проект молниезащиты какого-либо здания.

В процессе подготовки к монтажу необходимо:

получить все габаритные размеры здания, выяснить материал конструкций, возможность их использования в качестве токоотводов;
определить место для установки заземления;
выбрать места спусков токоотводов от молниеприемников к заземляющему контуру;
определить места установки молниеотводов и их высоту.

После этого вычисляется необходимое количество токоотводов, молниеприемников, заземляющих стержней и полос. Определяется необходимое количество держателей элементов молниезащиты и крепежа. Подбирается нужное количество инвентаря в виде лестниц, стремянок и прочих приспособлений, необходимых при монтаже, а также инструмент.

Теперь, создав задел из перечисленных материалов и приспособлений, можно непосредственно приступать к монтажным работам.

Нормативные документы по молниезащите

В силу важности защиты зданий и сооружений от попадания молний государство регулирует требования к молниезащите выпуском нормативных документов:

технические регламенты;
национальные стандарты – гост (например, гост Р МЭК 62305-1-2010. Менеджмент риска. Защита от молнии);
инструкции по ведомствам и местные руководящие документы – рд (например, «Инструкция по молниезащите зданий и сооружений” рд 34.21.122-87);
правила по устройству электрических установок – пуэ (в настоящее время действует редакция № 7).

Используются также международные стандарты ИСО.

Электрические разряды, накапливаемые в грозовых облаках и приносимые на поверхность земли молниями, могут нанести существенный вред зданиям, сооружениям и находящимся в них и поблизости людям и другим объектам. Для предотвращения негативных последствий применяются меры по молниезащите, в виде системы различных приспособлений и специальных мероприятий, которые минимизируют возможность электроударов, аварий и пожаров.

Виды молниеприемников

В системах защиты по возможности максимально используются естественные молниеотводы, на основе имеющихся конструктивных элементов. Если же они не дают нужного эффекта, применяются искусственные молниеприемники, в большинстве случаев играющие ключевую роль. Они просты в устройстве, не требуют специального тех. обслуживания, но вместе с тем гарантируют надежную пассивную защиту от высоких токовых зарядов, вызванных ударами молнии.

Все молниеприемники правила и нормы условно разделяют на три основных типа. Стержневые конструкции (рис. 1) изготавливаются в виде вертикальной металлической мачты, высотой от 1 до 20 метров. Они устанавливаются непосредственно на крыше или возле здания. В последнем случае защитная зона должна перекрывать объект, находящийся под защитой.

При помощи зажимов они закрепляются на любых поверхностях – вертикальных и горизонтальных. Каждая мачта соединяется с двумя токоотводами, которые, в свою очередь, подключаются к заземляющему контуру. Устройства стержневого типа защищают в основном небольшие здания в простом архитектурном исполнении.

Тросовый молниеприемник (рис. 2) представляет собой конструкцию, включающую в себя две мачты и стальной трос, натянутый между ними. Концы троса соединяются со своими токоотводами и далее – с заземлителями. Правильное расположение всех компонентов гарантирует уход электрических разрядов в грунт за внешними границами здания. Тросовые устройства, так же, как и стержневые, бывают одиночными, двойными или многократными, полностью охватывая и защищая объект. Многократная система устанавливается в крупных зданиях или нескольких сооружениях, расположенных на значительной территории.

Для изготовления молниеприемной сетки (рис. 3) используется металлическая проволока или пруток. Она укладывается на поверхность кровли с шагом ячеек от 5х5 м до 20х20 м в соответствии с категорией защиты данного объекта. Если кровля выполнена из негорючих материалов, укладку сетки можно производить прямо на нее. В противном случае должно выдерживаться расстояние не менее 10 см.

Зажимы креплений могут контактировать со стенами из горючих материалов, если повышенная температура не представляет для них никакой опасности. Монтаж токоотводов осуществляется по всему периметру на расстоянии 10-25 метров друг от друга, в соответствии с уровнем защиты здания.

Особенности системы молниезащиты

Молниезащита объекта — комплекс мероприятий и устройств, которые способны защитить отдельно стоящие здания и сооружения от ударов молний.

Существует три основных фактора воздействия молнии:

непосредственное попадание молнии в крышу здания;
удар в близлежащие коммуникационные и технические объекты;
удар в землю вблизи дома либо в рядом расположенный объект с дальнейшим попаданием разряда в землю.

В первом случае прямой удар может привести к серьезным разрушениям — резкое нагнетание температуры и запекание материалов кровли, а в редких случаях — даже к возгоранию деревянных конструкций и перекрытий крыш. Главный разрушающий фактор скрыт в ударной волне, которую порождает молния.

При ударе в коммуникационные объекты или в линии электропередач создается ток грозового импульса, который попадает в жилье по электрическим проводам и трубам. Это может привести к поражению человека электрическим током, повреждению оболочек и жил кабелей, поломке оборудования и сбою в работе внутренних систем.

В третьем варианте разряд попадает в землю. При большом сопротивлении земли либо из-за других факторов напряжение может пойти через заземлитель в нулевой провод обратно в дом. В частных домах ноль заземляется в поселковых трансформаторных подстанциях. Может возникнуть случай, когда напряжение будет и на фазе, и на ноле, что также приведет к поломке приборов и техники. Но это редкий случай: как правило, ток, попадая в землю, равномерно растекается.

Как защитить такое здание от молнии?

Обратимся к нормам. Сегодня в России одновременно действуют два основных нормативных документа о системах молниезащиты – CO 153-34.21.122-2003 и РД 34.21.122-87. Их уточняют и дополняют технические циркуляры и ГОСТ Р-ы. Первое, что встречаем в нормативах — требование использовать там, где это возможно, естественные проводящие конструкции здания в качестве элементов молниезащиты (молниеприемники, токоотводы и заземлители). Главное, чтобы эти проводящие конструкции отвечали минимальным требованиям к элементам молниезащиты. Благо, в современном строительстве металлические конструкции применяются таких сечений, что беспокоиться об удовлетворении этого требования не стоит.

Таким образом в качестве молниеприемника можно использовать и трубостойку антенны, и выступающие над парапетами прожекторные мачты, и лестницы, возвышающиеся над покрытием кровли. Токоотводами могут являться те самые металлические колонны и металлическое покрытие сэндвич панелей достаточных сечений. Роль естественного заземляющего устройства могут выполнить металлические или железобетонные сваи фундамента. Если удастся окончательно разобраться со строительными решениями и станет ясно, что на протяжении от молниеприемников до заземляющего устройства молниезащиты есть надежная электрическая связь – поздравляем, готовый громоотвод у Вас почти выполнен. Осталось рассчитать защищенность, добавить молниеприемников там, где они необходимы, и проверить силами сертифицированной электролаборатории все электрические связи, установленные в процессе изучения строительных решений.

Испытание и проверка

Сварочные соединения на прочность. Проводится визуально или простукиванием молотком.
Болтовые соединения и стяжки. Необходимо законтрогаить все соединения, особенно те, которые будут в земле или на крыше.
Сопротивление заземлителя. Измеряется специальным прибором — измеритель сопротивления изоляции.
Измеряются переходные сопротивления контактов и стыков измерителем сопротивления изоляции или омметром.
Измерение сопротивления растекания тока измерителем сопротивления изоляции.
Проверить на соответствие проектной документации.
Надежность закрепления молниеприемника и промежуточных фиксаторов.

Рекомендуется перед весенне-летним периодом ежегодно проводить визуальную проверку системы на наличие повреждений и обрывов после зимних обледенений и ветров.

На защите от поражения электрическим током человека и безопасности жилья и электроприборов не стоит экономить средства. Лучший вариант — комплекс мер по предотвращению последствий и разрушений от попадания молний.

Определение уровня защиты объекта от попадания молнии

Как и большинство систем, молниеотвод активного типа монтируется в условиях необходимого уровня защиты объекта от попадания молнии. Этот критерий требует индивидуального расчета — следует учитывать ряд факторов:

Среднегодовая продолжительность гроз. Речь идет о том, что в зависимости от территориального расположения вероятность поражения конкретного строения будет меняться. Соответственно, чем дольше и чаще происходят грозы, тем выше вероятность попадания разряда.
Плотность попадания молний. Показатель рассчитывается на километр площади. Чем выше плотность молний, тем более мощной молниезащиты требует здание.
Особенности рельефа. Важным при расчетах будет и конкретное расположение объекта на ландшафте. Специфика явления такова, что большему риску подвержены строения, расположенные на возвышенностях.
Используемые материалы. Использование металлических кровельных материалов и обилие металла среди элементов каркаса способны повлиять на вероятность попадания молнии.

Более подробную информацию по вопросу можно почерпнуть из нормативного документа «Инструкция по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» СО 153-34.21.122-2003

Однако стоит принять во внимание, что применение данной системы на территории РФ отдельно не регламентируется

Это важно учитывать как на этапе вычисления уровня защиты объекта, так и во время монтажа самой системы

Положения инструкции

Согласно основным положениям инструкции молниезащита должна обеспечивать эффективное отведение грозового разряда в землю. Вследствие этого эффекта всем жилым и производственным объектам, расположенным в пределах действия молниезащиты, никакого вреда от удара молнии не причиняется.

Для различных условий эксплуатации строений, а также в зависимости от конструкции их кровли возможны различные варианты устройства молниезащиты, отличающиеся эффективностью действия всей системы в целом.

Все существующие постройки и сооружения в зависимости от опасности хранящихся в них материалов и веществ разделяются на 3 категории, которые и определяют необходимую степень их защищённости.

Для самой незащищённой категории зданий (первой) рекомендуется применение активных методов молниезащиты. Особенность их устройства заключается в искусственной ионизации воздуха и притягивании на себя опасных разрядов.

Однако активная молниезащита по причине своей высокой стоимости не пользуется особым спросом у рядового потребителя. К тому же есть мнение, что она действует не лучше пассивных систем. Молниезащита активного типа применяется лишь в случаях крайней необходимости.

Для всех остальных категорий зданий, как правило, достаточно обустройства традиционной пассивной молниезащиты, элементы которой монтируются открытым образом или же встраиваются непосредственно в конструкции и сети. Образцы локальных встроенных средств молниезащиты будут рассмотрены в отдельном разделе.

Нормативные документы

С целью регулирования вопросов проектирования и обустройства молниезащиты разработаны и успешно используются на практике следующие технические нормативы:

ПУЭ (редакция №7);
специальный ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014;
инструкция по устройству молниезащиты РД 34.21.122-87;
инструкция Минэнерго под номером СО 153-34.21.122-2003;
нормативы и рекомендации СНиП 3.05.06-85 и другие регламентирующие документы.

Помимо вопросов проектирования, в этих документах оговариваются и конструктивные параметры молниезащиты, состоящих из молниеприёмника, комплекта токоотводящих шин и заземлителя.

Пассивная защита

Приёмные элементы грозозащиты открытого типа размещаются в самой верхней точке строения и, несмотря на отсутствие 100%-ой гарантии гашения, отличаются следующими преимуществами:

эксплуатационная надёжность и достаточно простое обслуживание;
относительно низкая стоимость;
возможность самостоятельного изготовления.

Все перечисленные достоинства пассивных систем молниезащиты удаётся реализовать лишь в случае неукоснительного соблюдения условий, оговариваемых в рассмотренных выше инструкциях и ГОСТах. Содержащиеся в этих документах требования строго регламентируют порядок и правила обустройства систем молниезащиты с подробнейшим описанием отдельных элементов конструкции.

Помимо этого в них включены и требования по проектированию и непосредственному монтажу этих систем, а также подробно описываются вопросы обслуживания и ремонта.

Требования СО 153-34.21.122-2003

Помимо вопросов, касающихся обустройства молниезащиты на государственных объектах любой формы собственности, в инструкции под данным обозначением рассматривается порядок подготовки и хранения всех сопровождающих документов.

Документация

Подготавливаемая при этом исполнительная документация должна включать в свой состав полный комплект расчётов, схем, чертежей и пояснительных записок, определяющих порядок монтажа специального оборудования в пределах защищаемой зоны.

При её подготовке должны учитываться как расположение здания на генеральном плане застройки (с учётом прокладываемых коммуникаций), так и климатические условия в данной местности.

Сдача объекта

Кроме того, этим документом устанавливается общий порядок технической приёмки комплексов молниезащиты, а также особенности сдачи их в эксплуатацию. Особо оговаривается, что для приёмки здания или сооружения назначается специальная комиссия, состоящая из представителей исполнителя и заказчика, а также инспектора пожарной службы.

По результатам изучения представленной разработчиком документации оформляются акты приёмки и допуска оборудования молниезащиты в эксплуатацию.

После этого на каждое отдельное устройство обязательно оформляются специальные рабочие паспорта (на всю систему и заземлитель), которые остаются у лица, ответственного за электрохозяйство объекта.

Проверка

В разделах инструкции, касающихся эксплуатации введённых в действие устройств молниезащиты отдельно оговаривается, что порядок их содержания и обслуживания определяется основными положениями ПУЭ. При этом с целью поддержания систем в рабочем состоянии должны проводиться ежегодные проверки всех её составляющих.

Такие освидетельствования организуются перед началом сезона гроз, а также после внесения в конструкцию молниезащиты каких-либо изменений и усовершенствований.

Из чего состоит молниезащита

Основными элементами молниезащиты являются:

Молниеприёмник или громоотвод — принимающая часть, которая изготавливается из металла. По своему внешнему виду это штырь из меди, стали или алюминия, длиной в несколько метров. Молниеприёмник устанавливается в самой верхней точке строения, чтобы молния попала именно в него, а не в крышу или рядом с домом. То есть, если рядом с домом есть какие-то высокие конструкции или деревья, то теоретически громоотвод должен возвышаться над ними.
Токоотводы — конструктивная часть молниезащиты в виде токопроводящих частей. Основная задача токоотводов — отвести заряд от молнии в землю. Токоотводы молниезащиты изготавливаются также из металла. Они соединяются с заземлителем.

Заземлитель — является неотъемлемой частью молниезащиты. Когда молния ударит в громоотвод, а разряд пойдёт по токоотводам, то ему нужно уйти в землю. Так вот, заземлитель, как раз и предназначен для этих целей.

Это длинный металлический штырь, который забивается глубоко в землю, по принципу монтажа заземления. Это может быть один или несколько штырей, соединённых друг с другом между собой. Основной функцией заземлителей является безопасный отвод разряда от удара молнии в землю.

На сегодняшний день молниезащита является самым эффективным способом защита от молний. Особенно она актуальна в тех регионах, где молнии случаются очень часто. Также, такого рода защита необходима для безотказной работы некоторого электрооборудования.